21º Informativo – Terra, carbono e biologia digital

1 – Mudança magnética na Terra

2 – Carbono sequestrado no subsolo

3 – Biologia digital

1 – Mudança magnética na terra

A inversão dos pólos começa a dar sinais que está próxima

LONDRES – O Pólo Norte está de mudança. Cientistas encontraram grandes buracos no campo magnético da Terra, sugerindo que os Pólos Norte e Sul estão se preparando para trocar de posição, numa guinada magnética. Um período de caos poderia ser iminente, no qual as bússolas não mais apontariam para o Norte, animais migratórios tomariam o rumo errado e satélites seriam queimados pela radiação solar.
Os buracos estão sobre o sul do Atlântico e do Ártico. As mudanças foram divulgadas depois da análise de dados detalhados do satélite dinamarquês Orsted, cujos resultados foram comparados com dados coletados antes por outros satélites.
A velocidade da mudança surpreendeu os cientistas. Nils Olsen, do Centro para a Ciência Planetária da Dinamarca, um dos vários institutos que analisam os dados, afirmou que o núcleo da Terra parece estar passando por mudanças dramáticas. “Esta poderia ser a situação na qual o geodínamo da Terra opera antes de se reverter”, diz o pesquisador. O geodínamo é o processo pelo qual o campo magnético é produzido: por correntes de ferro derretido fluindo em torno de um núcleo sólido. Às vezes, turbilhões gigantes formam-se no metal líquido, com o poder de mudar ou mesmo reverter os campos magnéticos acima deles.
A equipe de Olson acredita que turbilhões se formaram sob o Pólo Norte e o sul do Atlântico. Se eles se tornarem fortes o bastante, poderão reverter todas as outras correntes, levando os pólos Norte e Sul a trocar seus lugares.
Andy Jackson, especialista em geomagnetismo da Universidade de Leeds, Inglaterra, disse que a mudança está atrasada: “Tais guinadas normalmente acontecem a cada 500 mil anos, mas já se passaram 750 mil desde a última”.
Impacto – A mudança poderia afetar tanto os seres humanos quanto a vida selvagem. A magnetosfera fornece proteção vital contra a radiação solar abrasadora, que de outro modo esterilizaria a Terra. A magnetosfera é a extensão do campo magnético do planeta no espaço. Ela forma uma espécie de bolha magnética protetora, que protege a Terra das partículas e radiação trazidas pelo “vento solar”.
O campo magnético provavelmente não desapareceria de uma vez, mas ele poderia enfraquecer enquanto os pólos trocam de posições. A onda de radiação resultante poderia causar câncer, reduzir as colheitas e confundir animais migratórios, das baleias aos pingüins. Muitas aves e animais marinhos se guiam pelo campo magnético da Terra para viajar de um lugar para outro.
A navegação por bússola se tornaria muito difícil. E os satélites – ferramentas alternativas de navegação e vitais para as redes de comunicação – seriam rapidamente danificados pela radiação.

Fonte: Rede Brasileira de Informação Ambiental de 27/3/2009

Campos de gás natural e de petróleo são capazes de armazenar dióxido de carbono por milhões de anos, mostra estudo. Mecanismo poderá ser usado para capturar o excesso do gás na atmosfera
O processo de remoção de dióxido de carbono, conhecido como sequestro de carbono, tem sido discutido há mais de dez anos como uma das principais alternativas para tentar controlar os níveis do gás na atmosfera e diminuir o efeito estufa e as mudanças climáticas.
Esse mecanismo ocorre naturalmente em oceanos, florestas e em outros organismos que, por meio de fotossíntese, capturam o carbono e lançam oxigênio na atmosfera.
Recentemente estudos começaram a avaliar o potencial do sequestro geológico induzido, que envolveria o desenvolvimento de tecnologias para capturar e armazenar o excesso de carbono no subsolo. Uma nova pesquisa, publicada na edição desta quinta-feira (2/4) da revista Nature, aponta um futuro promissor para essa alternativa.
Não só futuro como passado, pois o artigo destaca que há milhões de anos o dióxido de carbono tem sido armazenado seguramente junto com água subterrânea em campos de gás natural. Entretanto, conter milhões de metros cúbicos de gás carbônico em campos de petróleo ou de gás natural esgotados envolve vários riscos, como o escape do gás. Não se sabia com certeza se o gás poderia ser mantido com segurança no subsolo.
Estudos anteriores usaram modelos computacionais para simular a injeção de dióxido de carbono em reservatórios em campos de gás ou petróleo de modo a tentar identificar onde o gás poderia parar. Alguns modelos apontaram que o gás se dissolveria na água, enquanto outros estimaram que poderia reagir com minerais nas rochas de modo a formar carbonatos, terminando aprisionado.
De modo a verificar exatamente como o gás é mantido, um grupo internacional realizou simulações computacionais e em seguida mediu as taxas de isótopos estáveis de carbono e de gases nobres como hélio e neônio em nove campos de gás na América do Norte, China e Europa. Tais campos foram naturalmente preenchidos com dióxido de carbono há milhões de anos.
A conclusão é que o principal responsável pela captura eficiente, por tanto tempo, é a água. “Ao combinar as simulações com as medições locais, pudemos identificar exatamente onde o dióxido de carbono está sendo mantido. Sabíamos que gás e petróleo estavam armazenados seguramente por milhões de anos em campos de gás e petróleo. Agora, nosso estudo mostrou claramente que o dióxido de carbono tem sido contido natural e seguramente na água subterrânea nesses campos”, disse Stuart Gilfillan, das universidades de Manchester e de Edimburgo, no Reino Unido, principal autor do estudo.
Os pesquisadores apontam que estudos futuros poderão usar tal conhecimento para poder desenvolver tecnologias que permitam o armazenamento artificial do dióxido de carbono. Tais soluções precisarão ser tão eficientes como a estocagem natural, que tem resistido por muito tempo mesmo em casos extremos, como no terremoto que gerou o tsunami no Sudeste Asiático em 2004. Mesmo com uma magnitude acima de 9 na escala Richter, o evento não resultou no rompimento de depósitos geológicos naturais.

O artigo Solubility trapping in formation water as dominant CO2 sink in natural gas fields, de Stuart Gilfillan e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em http://www.nature.com.
(Agência Fapesp, 2/4)

Docentes do Instituto de Ciências Biomédicas da USP implementam metodologia de ensino que substitui os microscópios pela visualização das estruturas celulares digitalizadas em computadores interligados em rede

Thiago Romero escreve para a “Agência Fapesp”:

Desde o início de março, os microscópios utilizados nas aulas do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP) foram em parte substituídos por outra ferramenta tecnológica inovadora.
Os docentes do departamento estão implementando uma nova metodologia de ensino nas salas de aula de graduação. Os alunos passaram a examinar as estruturas celulares não mais apenas em lâminas manipuladas individualmente nos microscópios: depois de mais de três séculos sendo utilizados em todo o mundo, esses equipamentos estão dando lugar nas salas de aula a telas de alta resolução de computadores interligados em rede.
Em um software em que centenas de imagens estão digitalizadas, o professor escolhe as estruturas que deseja apresentar e, diferentemente do que ocorre com os microscópios, todos os alunos de uma mesma classe podem observá-las ao mesmo tempo em monitores, podendo inclusive utilizar um zoom com capacidade de ampliação em até 40 vezes.
“Até onde sabemos, a USP está sendo pioneira na América Latina no uso do programa, considerando o acervo digitalizado de quase 500 lâminas de cortes histológicos que obtivemos desde que o projeto teve início”, disse Fábio Siviero, professor do Laboratório de Biologia do Desenvolvimento de Insetos, à “Agência Fapesp”.
“Para digitalizar esse laminário virtual utilizamos um escâner, que funciona como se fosse um microscópio robotizado. Ele se movimenta para que suas lentes possam varrer a lâmina e, em poucos minutos, adquirir toda a imagem. O processo lembra a de um escâner de mesa, com a diferença de utilizar óptica semelhante à de um microscópio real, gerando uma imagem em alta resolução – em arquivo com extensão tif – que representa todas as estruturas da lâmina”, explicou.
As imagens escolhidas podem ser gravadas nos computadores dos usuários. Outra vantagens do sistema é o custo por aluno: enquanto cada computador sai em média por R$ 1,5 mil, um microscópio para observações equivalentes custa cerca de R$ 5 mil, além dos gastos com a manutenção periódica desse tipo de aparelho.
O novo Laboratório de Análise de Imagem do ICB, onde o sistema está funcionando, conta com 30 computadores e um servidor para uso do professor, sendo que a configuração da tela permite que cada terminal seja utilizado por até três alunos.
A compra dos computadores e de outros dispositivos do sistema contou com apoio da Fapesp na modalidade Auxílio a Pesquisa – Regular, em projeto coordenado por Ciro Ferreira da Silva, também professor no ICB-USP.
“A grande inovação do sistema está na apresentação das ‘lâminas digitais’ aos alunos. Fazendo uma analogia, o sistema funciona como o Google Earth, que tem um amplo banco de dados com imagens enormes, mas que podem ser visualizadas em arquivos miniaturizados no computador”, disse Siviero.
Segundo ele, o sistema de visualização foi cedido gratuitamente à USP pela Aperio, empresa norte-americana especializada em análise digital de imagens de patologia. O programa, que custa US$ 10 mil, recebeu as imagens microscópicas digitalizadas do acervo do ICB.

Com a ferramenta, de forma semelhante aos microscópios tradicionais, o usuário pode, entre outras aplicações, visualizar e tirar medidas de células, fazer o cálculo de área de diferentes estruturas biológicas e também quantificar e comparar linhagens celulares.
“Em uma aula de histologia para uma turma com 90 alunos, por exemplo, já não é mais preciso ter 90 conjuntos de lâminas iguais nos microscópios, o que era muito difícil de se obter. Agora, as lâminas são uniformizadas e, com a mesma qualidade, estão disponíveis em nosso acervo digital prontas para serem visualizadas simultaneamente nos monitores”, disse.
Aplicações parecidas
O sistema dispõe ainda de um módulo de conferência para que o aluno possa fazer observações ou tirar dúvidas com o docente, que pode visualizar a tela do computador do aluno remotamente e responder às perguntas, sem necessariamente precisar ir até a bancada.
Diretamente de seu servidor, o professor pode interligar toda a classe em torno do mesmo assunto. “Todos os comandos realizados na tela do professor ocorrem em tempo real nas telas dos alunos, o que nos permite colocar, para efeito de comparação, tecidos ou estruturas celulares similares lado a lado na tela, o que até então não podia ser feito nos microscópios”, disse Siviero.
Diferentemente de outros especialistas que apontam que o sistema contribuirá, em um futuro próximo, para que os microscópios se aposentem e virem peça de museu, para o professor do ICB o aluno deve ser preparado para qualquer tipo de ferramenta que poderá encontrar pela frente no mercado de trabalho.
“Saindo da USP, os profissionais nem sempre trabalharão em um laboratório com tecnologia de ponta, ainda mais se forem atuar em áreas distantes dos grandes centros urbanos. Além disso, mesmo com o advento da patologia digital, que permite escanear dezenas de lâminas em pouco tempo, alguém precisa saber preparar a lâmina corretamente. O sistema de captação de imagens do software é tão avançado que qualquer defeito na lâmina fica extremamente nítido na tela do computador”, ressaltou.
Com o sistema, as lâminas virtuais podem ainda ser associadas a arquivos de vídeo, áudio, animação e texto para complementar as atividades da aula. De acordo com Siviero, já utilizaram as novas instalações do laboratório turmas de diferentes cursos da USP, entre os quais medicina, odontologia, veterinária, nutrição, farmácia e biologia. “Pelo menos 800 alunos da universidade já se beneficiaram com a nova metodologia de ensino”, disse.
(Agência Fapesp, 2/4)